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WO2023098949A1 - Gasentladungslampe und lampenfeld für hohe betriebsspannungen und verwendung solcher lampen - Google Patents

Gasentladungslampe und lampenfeld für hohe betriebsspannungen und verwendung solcher lampen Download PDF

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WO2023098949A1
WO2023098949A1 PCT/DE2022/200093 DE2022200093W WO2023098949A1 WO 2023098949 A1 WO2023098949 A1 WO 2023098949A1 DE 2022200093 W DE2022200093 W DE 2022200093W WO 2023098949 A1 WO2023098949 A1 WO 2023098949A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas discharge
lamp
discharge lamp
electrical
shielding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2022/200093
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Harald Gross
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Flaxtec GmbH
Original Assignee
Flaxtec GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Flaxtec GmbH filed Critical Flaxtec GmbH
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Priority to US18/713,356 priority patent/US20250014886A1/en
Priority to JP2024533089A priority patent/JP7807839B2/ja
Priority to EP22725988.4A priority patent/EP4441772A1/de
Priority to KR1020247020480A priority patent/KR20240109278A/ko
Priority to AU2022402162A priority patent/AU2022402162B2/en
Publication of WO2023098949A1 publication Critical patent/WO2023098949A1/de
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/36—Seals between parts of vessels; Seals for leading-in conductors; Leading-in conductors
    • H01J61/366—Seals for leading-in conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/84—Lamps with discharge constricted by high pressure
    • H01J61/90—Lamps suitable only for intermittent operation, e.g. flash lamp

Definitions

  • the invention relates to a generic gas discharge lamp which is designed to generate high light intensities at high electrical operating voltages, which are cooled with air or water, for example. It relates in particular to a lamp field which comprises a plurality of gas discharge lamp arrangements arranged closely adjacent to one another. The invention also relates to the use of such a gas discharge lamp.
  • a generic gas discharge lamp comprises a closed discharge vessel which is transparent to electromagnetic radiation at least in the visible range and whose cavity is filled with a gas. It also comprises two electrodes, each arranged at one end and inside the discharge vessel, for generating a gas discharge. The two electrodes are contacted by two electrical conductors, each of which is routed to the electrode through a gas-tight passage in the wall of the discharge vessel.
  • At least that electrical conductor which is at a high electrical potential relative to ground potential is encased in an electrically insulating manner in an outer section adjoining the wall of the discharge vessel. This encapsulation is commonly referred to as an electrical seal and prevents flashover electrical conductors to adjacent devices or components of the gas discharge lamp.
  • High operating voltages mean voltages of several kilovolts up to several tens of kilovolts, in special cases up to a hundred kilovolts. Closely adjacent lamps mean distances between direct neighbors in the order of magnitude of the diameter of the plasma tube. High light intensities mean light outputs of more than 1 kW/cm 2 to approximately 100 kW/cm 2 from the surface of the discharge vessel.
  • Gas discharge lamps with such a light intensity typically have an arc length of more than half a meter up to several meters, in special cases up to ten meters.
  • a single gas discharge lamp it is possible to connect several lamps in series, with the arc lengths of the individual lamps adding up to a total arc length. The same voltage is then applied to both ends of the row of lamps as in the case of a single lamp with an arc length which corresponds to the total arc length of the row of lamps in order to achieve the same operating parameters as a first approximation.
  • the gas discharge lamps are operated as flash lamps for only a short time, for less than a second, for example for a millisecond or less, even in the microsecond range.
  • a second for example for a millisecond or less
  • the gas discharge lamps are operated as flash lamps for only a short time, for less than a second, for example for a millisecond or less, even in the microsecond range.
  • a larger area for example a hundred
  • Flash lamps with a cylindrical geometry are arranged parallel to each other in one plane. Such lamp fields are used in so-called “flash lamp annealing” or “photonic sintering” or coated architectural glass.
  • UV light At high light intensities, e.g. B. ten kilowatts per square centimeter for a period of, say, one millisecond, polymers degrade significantly, particularly in the emission of ultraviolet (UV) light from the flashbulbs.
  • the UV component in the lamp spectrum can be almost completely absorbed by doping the glass body of the flash lamp with cerium. However, this reduces the service life of the flash lamp or the glass body overheats with just one exposure pulse.
  • Some applications, e.g. B. Disinfection of breathing air or cleaning of waste water are based on the effect of UV light, so that doping is not possible.
  • Creepage distances are distances on the surfaces of insulators on which surface charges can move between two electrical conductors with air as the medium adjoining the insulator. Air gaps mean the distance between two electrical conductors between which only air or an inert gas exists. In the case of deionized water, which can be used for example to cool gas discharge lamps, or other gaseous media, there are corresponding creepage and liquid paths.
  • a creepage distance of at least one centimeter per kilovolt and an air distance of at least half a centimeter per kilovolt can be used, which is necessary to prevent sliding charges or ionization of air to a significant extent or. to prevent an electrical flashover between the conductors.
  • a clearance of 15 centimeters between two wires with a voltage difference of 30 kilovolts should not be undershot.
  • the geometry of the surfaces has a significant influence on the actual sizes. For example, small spikes on conductors increase the field strength, so that air ionization is possible even at lower voltages. The same applies to electrically insulating surfaces with a water film and dirt.
  • electrical seal Particular requirements for electrical insulation in gas discharge lamps in the above-mentioned high voltage ranges with small distances arise between the end of the electrical supply line and the glass body of the gas discharge lamp, hereinafter referred to as "electrical seal".
  • electrical seal are in particular a high operating temperature, which in In some cases it can be up to several hundred degrees Kelvin above room temperature, very high UV stability, good adhesion to the glass body of the lamp and the polymer of the supply line, high mechanical flexibility or at least a thermal expansion coefficient that is almost the same as the Glass body and a sufficiently high dielectric strength.
  • the electrical seal must also prevent leakage currents between the sealing material itself and the glass body of the gas discharge lamp and between the sealing material and the polymer of the lead, d. H . have a gas-tight connection to the materials mentioned.
  • a problem is regularly the aging of the electrical seal due to the light of the gas discharge lamp, especially if their spectrum has a significant UV component. As a result, the electrical seal loses its electrical insulation over the course of use, which can be associated with the occurrence of leakage currents, which ultimately lead to the destruction of the gas discharge lamp and other components of the system in which the lamps are used.
  • This degradation process can progress very quickly, i . H . up and running in minutes. This process can be delayed by various measures, but cannot be prevented or slowed down. cannot be delayed for a satisfactory length of time.
  • Ceramic adhesives which have a coefficient of expansion similar to that of quartz glass, are also only suitable to a limited extent, since when the gas discharge lamp is operated as a flash lamp, they do not have sufficient thermal shock resistance on the surface of the glass, i. H . the ceramic breaks open during operation. In addition, it is difficult to permanently ensure a gas-tight connection to the polymer of the supply line with the ceramic. Another aspect that is not unimportant is that when changing the lamp as a matter of routine, the ceramic cannot simply be cut open in comparison to shrink tubing. Consequently, the supply line must be renewed when the lamp is changed become .
  • the invention is concerned with the task of specifying a gas discharge lamp with which the requirements for the electrical seal can be met for the high operating voltages mentioned.
  • the modified gas discharge lamp is suitable for arrangement in a lamp array with the small distances between the individual gas discharge lamps mentioned at the outset.
  • a gas discharge lamp according to the invention comprises one or more electrically insulating shields which surround external components of the gas discharge tube with a voltage of one kilovolt, preferably more than ten kilovolts and up to one hundred kilovolts.
  • the shielding is connected to the discharge vessel at a first end and is open at its second end, which is opposite the first end.
  • the shielding is at least partially at a distance from the sheathed surface, ie. H . at least the electrical conductor.
  • the distance between the inner surface of the shielding, facing the electrical conductor, and the electrical conductor is formed at least in each shielding section, which adjoins the connection of the shielding to the discharge vessel.
  • the distance can be routed over the length of the shielding to its second end. The length of the spaced shielding results in particular from the length of the components of the gas discharge lamp to be shielded.
  • the at least one shielding replaces the electrical seals known from the prior art and is connected to at least one end, alternatively to both ends, of the discharge vessel of the gas discharge lamp on its electrode or Electrodes is the high operating potential.
  • the invention is described below for only one end of a gas discharge lamp that is to be electrically sealed. By analogy, the invention can be applied to two electrical seals.
  • the discharge vessels of gas discharge lamps are currently generally made of glass, in particular of quartz glass due to its high transparency for electromagnetic radiation from the ultraviolet to the infrared radiation range, its low coefficient of thermal expansion and, related thereto, its high thermal shock resistance and its high electrical dielectric strength. These properties qualify quartz glass in particular for use with the above-mentioned high operating voltages, high light outputs and the associated steep temperature gradients that can be achieved with flash lamps.
  • the invention can also be used for gas discharge lamps which use transparent and electrically insulating materials comparable to glass, in particular to quartz glass, with the above-mentioned properties. This also applies to such gas discharge lamps, which could become available in the future with progressive material development, for example in the case of ceramic glasses.
  • the electrical seal according to the invention implements an electrically insulating casing.
  • the material of the shielding comprises an electrically insulating solid body as an essential component.
  • the material of the shielding and its connection to the discharge vessel does not include any polymer.
  • a material which comprises an electrically insulating solid body as an essential component is to be understood here as a material composition in which the essential and the electrical insulation determining component is the electrically insulating solid.
  • Such impurities or technological admixtures are usually in the range of a few, less than 10% of the solid.
  • the shielding does not include any polymer, so that the problems known from the prior art can be avoided.
  • the shielding spaced apart from the electrical conductor also allows the electrical conductor to be used without a polymer sheathing.
  • the shielding and the discharge vessel can consist of the same material, for example quartz glass or another material suitable for both components.
  • future material developments which relate to the discharge vessel of a gas discharge lamp can also be used for the shielding.
  • the shielding encloses at least the electrical conductor which is connected to the anode or the anode arranged in the discharge vessel. Cathode is passed through the wall of the discharge vessel.
  • the contact electrode is also encased by the shielding in accordance with one embodiment of the invention.
  • the shielding extends beyond the area of the electrical contact electrodes to increase insulating shielded creepage and air gaps between the contact electrodes and conductive surfaces that have a different electrical potential than the contact electrodes.
  • the shielding encloses those components on or from which leakage currents or impact ionization of air gaps can occur.
  • Such components can be, for example, contact sockets, electrical lines that are sheathed or optionally following the contact socket over a defined section and are not insulated, or other components.
  • the shielding lengthens the creepage distances and clearances, so that the formation of a conventional electrical seal in the area of the shielding can be dispensed with entirely or at least in sections.
  • the length of the shielding can be freely selected depending on the minimum creepage or air gaps, which u. a. are specified by the operating voltages.
  • the required minimum creep or Clearances maintained by the shielding i .e . H .
  • the overhang of the second, open end of the shielding is equal to or greater than the minimum creepage distances and clearances to be expected based on the operating parameters.
  • electrical seals can also be used, but these may have lower requirements than those listed above for the prior art.
  • a contact socket at the end of a connecting line for the gas discharge lamp can simply be plugged onto the contact electrode located within the shielding. This makes routine lamp replacement very easy.
  • the creepage distances can be lengthened further by suitable structuring of the shielding.
  • three-dimensional, geometric structures can be formed at least on the inner surface of the shielding, which protrude into the space surrounded by the shielding and thus enlarge the inner surface of the shielding.
  • meandering or other surface profiles are suitable for further lengthening the creepage distances.
  • the wall of the shielding can have such profiles.
  • the shielding can be formed integrally with the cylindrical glass tube of the gas discharge lamp or connected to it. If the connection of the shielding is formed integrally with the discharge vessel, the shielding can already added during the manufacture of the discharge vessel. It is advantageous if the shielding is made of the same material, for example quartz glass. Other shielding designs are possible, provided that the materials combined show sufficiently compatible thermal expansion behavior. Other connections, including subsequent connections, are possible under the same proviso, provided they are not weakened or destroyed by the light from these or neighboring gas discharge lamps.
  • the shield preferably consists of a cylindrical tube, in which the contact electrodes can optionally lie on the main axis of the cylinder of the discharge vessel.
  • the shielding can have a constriction, in particular in order to arrange a lamp holder, a light reflector or other components near the main axis of the gas discharge lamp at this point.
  • a constriction can connect directly to a narrowing at the associated end of the discharge vessel of the gas discharge lamp or form the boundary between the shielding and the discharge vessel.
  • a light reflector can be arranged in such a position of the constriction, which closely surrounds the reduced diameter of the wall and thus allows maximum protection of the components of the gas discharge lamp located in the shielding from the light thereof.
  • this can be advantageous if this has a circumferential gap to the wall of the Discharge vessel and / or for shielding.
  • the shielding preferably has the same inner diameter or a larger or smaller inner diameter than the inner diameter of the cylindrical glass tube of the gas discharge lamp.
  • good accessibility for the contact electrode within the shielding or a reduction in the space required or compact gas discharge lamps that can be produced with reduced effort can be available. Further requirements of the application of the gas discharge lamp can be decisive for the shape of the shielding.
  • the shields can be open or closable at their second end facing away from the glass body of the gas discharge lamp.
  • a closure can have passages for introducing a cooling medium into an enveloping tube of the gas discharge lamp and/or for passing through an electrical line.
  • the closure of the shield can also be formed by means of a lamp holder, which is suitable for mounting the gas discharge lamp, for example in a housing or a complex device.
  • the lamp holder can thus be significantly further away from the light source, so that if polymers are used for the holder, they are exposed to significantly less UV radiation and/or protective devices such as the light reflector described above can be used.
  • the light reflector can be arranged, for example, at the end of the gas discharge vessel be . It can be arranged, for example, in a constriction of the shielding, which is arranged, for example, at the first end of the shielding.
  • Connecting lines emanating from the contact electrodes can be formed within the preferably closed shielding without a sheath.
  • an electrically insulating jacket made of a polymer can be dispensed with, and the service life of the connecting cable can thus also be extended.
  • shielding instead of the traditional electrical seal also supports cooling of the gas discharge lamp with a cooling liquid, since the shielding can be designed to close off a volume around the connecting line and preferably also around the contact electrode.
  • a flow tube that encloses the discharge vessel at a distance A and conducts the cooling medium also encloses the shielding, so that the electrical line enclosed therein and possibly also the connecting line and the contact electrode connecting the two lines are not located directly in the cooling medium and consequently no electrical ones for this area either I isolation needed.
  • the contact electrode can therefore also take on higher temperatures during operation, since no polymers have to be used for insulation. Only from the second end of the closed shielding does the electrical connecting cable have an insulating sheath made of a polymer. In this way, compared to the prior art, it is significantly enlarged Distance achieved between the use of polymers and the light source. A larger distance reduces i . a. the requirements for the materials in terms of UV stability or temperature resistance.
  • a connecting plate that closes the shielding in a gas-tight and thus also water-tight manner can also consist of at least one polymer material.
  • a connecting plate can also simultaneously serve as a holder for the gas discharge lamp and for the flow tube.
  • the gas discharge lamps each have a shield as described above at at least one end of the lamp.
  • the position in terms of parallelism and level of the lamp field can be set, for example, using the cylinder axes or the cylindrical wall of each discharge vessel of the gas discharge lamps.
  • the part of the cylinder that determines the geometry is taken into account. Locally limited constrictions, such as the constriction described above or similar expansions are not taken into account.
  • the average outside diameter results from the averaging over all outside diameters of the gas discharge lamps of the lamp field determined in this way.
  • Order of magnitude is generally used to refer to the powers of ten of a value, taking into account its unit of measurement. All lengths with a value between 100 and 999 mm therefore belong to the order of magnitude of, for example, 10 2 mm, whereby the use of the term "order of magnitude" is inherent that minor overshooting and undershooting of the specified limit values in the range of less than or equal to 10% can be included.
  • a further aspect of the invention therefore relates to the use of the gas discharge lamp described. Due to the execution of the electrical seal by means of a shield made of glass or other suitable materials, for example, and the avoidance or at least reduction of polymers in the immediate vicinity of the light source, high voltages in the range from one to one hundred kilovolts, with voltage applied during illumination, and consequently high light outputs can be achieved. Said voltage value relates to that maximum value which the voltage can assume at the beginning of an irradiation.
  • the stated properties and advantages of the gas discharge lamp according to the invention allow in particular the use of a plurality of gas discharge lamps, but at least two of them, in a lamp field.
  • a lamp field is suitable, for example, for treatment with high light doses for components of different formats.
  • large-format composite components such as photovoltaic modules or displays or components from the field of "concentrated solar power" or architectural glass with a so-called low-E coating or others can be treated effectively and uniformly. It is also suitable for other applications in the semiconductor industry or other technical fields such a lamp field applicable .
  • Flashlamps are often desired for such treatments, with which only thin boundary layers of materials with a steep temperature ramp and minimal influence of neighboring ones are desired Layers are achievable.
  • the gas discharge lamp according to the invention also supports such a use, both as an individual lamp and in a lamp array.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a gas discharge lamp according to the prior art in a sectional view
  • Fig. 2 shows a section of a detailed illustration of the left half of an air-cooled gas discharge lamp according to FIG. 1 ,
  • Fig. 3 shows a section of a more detailed representation of the left half of a water-cooled gas discharge lamp according to FIG. 1 ,
  • Fig. 4 an embodiment of a gas discharge lamp according to the invention with electrical seals arranged on both sides of the lamp
  • Fig. 5 shows an embodiment of an air-cooled gas discharge lamp according to FIG. 4 with light reflector, lamp holder and connecting cable in detailed view of the left end of the lamp and
  • Fig. 6 a further embodiment of a gas discharge lamp according to Fig. 4 with light reflector, lamp holder, connection cable and water cooling in a detailed view of the left end of the lamp.
  • FIG. 1 shows an example of the prior art of a gas discharge lamp in cross section, consisting of a cylindrical discharge vessel 01, for example a glass body made of quartz glass.
  • the cavity of the discharge vessel 01 is filled with an inert gas such as xenon.
  • An electrode 02', 02" is arranged at each end in the cavity of the discharge vessel 01, for example two tungsten electrodes, which represent the anode or cathode of a gas discharge lamp.
  • the arc length 06 extends between the electrodes 02', 02" as actual light source of the gas discharge lamp.
  • two contact electrodes 03', 03" for electrical contact on both sides Contacting of the gas discharge lamp, two rod-shaped conductors 04', 04", which are made of tungsten, for example, and are used to electrically connect the electrodes 02', 02" to the contact electrodes 03', 03".
  • Two transition glasses 05', 05", which have a coefficient of thermal expansion have a value between those of the discharge vessel 01 and the material of the electrical conductors 04', 04'', allow current to be fed through into the cavity of the discharge vessel 01.
  • the transition glass 05 is arranged in the interior of the discharge vessel 01. In gas discharge lamps with a small If the diameter of the glass cylinder is less than 16mm, for example, the transition glass is often installed outdoors without a significant impact on the light output and application of the lamp.
  • FIG. 2 shows a detail of a more detailed representation of the left half of a gas discharge lamp according to FIG. 1, the right half having a mirror-symmetrical structure.
  • the reference symbols shown are provided with a prime .
  • the shape of the electrodes 02', 02" in the cavity and their doping can vary.
  • the cathode has a higher doping to make it easier for electrons to escape but generally not different from the materials used.
  • Fig. 2 other components of the gas discharge lamp are shown.
  • a polymer for example silicone
  • an electrical contact socket 12' which is plugged onto the contact electrode 03'
  • a lamp holder 14' for example made of polytetrafluoroethylene (PTFE)
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the electrical seal 13′, 13′′ between the polymer of the connecting line 11′, 11′′ and the glass body 01 of the gas discharge lamp is, for example, a shrink tube made of polyvinylidene difluoride (PVOF) with internal bonding for a gas-tight connection.
  • PVOF polyvinylidene difluoride
  • Other gas-tight and electrically insulating electrical seals can also be used.
  • FIG. 2 The arrangement of the components in Figure 2 is typical of an air-cooled gas discharge lamp according to the prior art, in particular since the light reflector 15', 15" encloses the glass body of the gas discharge lamp as tightly as possible without touching it Polymers, with light, especially UV radiation, minimized.
  • 3 shows a structure modified for water cooling of the gas discharge lamp.
  • a flow tube 20 is used for this purpose, also known as a "flow tube” and consisting, for example, of quartz glass, through which ultra-pure, deionized water is pumped.
  • the gas discharge lamp is centered in the flow tube 20 by a lamp holder 14', 14''.
  • the light reflector 15', 15" is located in the exemplary embodiment outside of the flow tube 20.
  • the gas discharge lamp according to FIGS. 1 to 3 represents an exemplary embodiment according to the prior art.
  • Different components can be designed differently with the same functionality, for example in terms of geometry, material, spatial arrangement or the interaction with other components or others detail .
  • Fig. 4 shows a gas discharge lamp according to the invention with the generic components inside the cylindrical discharge vessel 01. These are two electrodes 02', 02" made of tungsten for generating and maintaining the arc length 06, their electrical connections by means of electrical conductors 04', 04" and the bushing the electrical conductors 04', 04" through the wall of the discharge vessel 01 by means of transition glasses 05', 05".
  • the transition from the discharge vessel 01 to the shielding 30', 30" made of glass is formed with a constriction 34', 34" on both sides.
  • the material of the shielding 30', 30" can correspond to that of the discharge vessel 01 or at least differ from it in individual components, provided that the material properties described above can be guaranteed.
  • the gas discharge lamp comprises an electrically insulating shielding 30', 30" that encloses the contact electrode 03', 03" there.
  • the shielding 30', 30" is integrally connected to the discharge vessel 01 at its first end 32", 32" and is open at the opposite second end 33', 33". There towers them beyond the contact electrode 03', 03".
  • both the contact electrode 03', 03" and a section of the electrical supply lines 04', 04" of the electrodes 03', 03" to be connected thereto are protected by the shielding 30', 30"
  • a section of the connecting line 11', 11'' of the gas discharge lamp can also be encased.
  • the shielding 30', 30" in Fig. 4 is designed as an example, but not restrictively, as a cylindrical glass tube extension and can already be added during the manufacture of the gas discharge lamp.
  • the open second end 33', 33" of the shielding 30', 30" can be locked.
  • the diameter of the shielding 30', 30" shown in FIG. 4 corresponds to the cylinder of the discharge vessel 01, specifically in the section between the tungsten electrodes 02', 02" that defines the shape. In principle, however, any diameter is possible depending on the specific requirements without changing the operating parameters of the gas discharge lamp.
  • the length of the shielding 30', 30" with or without surface structuring or the clear overhang 31', 31" of the second end 33', 33" of the shielding 30', 30" beyond the end of the contact electrode 32', 32" can be chosen freely as described above.
  • FIG. 5 represents an embodiment of the gas discharge lamp according to FIG.
  • the plate-shaped light reflector 15', 15" is located in a constriction 34', 34" between the integrally formed glass tube of the discharge vessel 01 and the shielding 30', 30" for optimum protection of the components located outside the discharge vessel 01 from the light of arc length 06. arranged and extends radially.
  • the likewise plate-shaped lamp holder 14', 14" can be mounted on the second end 33', 33" of the shielding 30', 30" where it is protected from harmful radiation from the gas discharge lamp by the light reflector 15', 15". It is used to hold the gas discharge lamp in a housing (not shown). You can create a distance from the housing wall, which can be used for air cooling of the gas discharge lamp.
  • the gas discharge lamp is water-cooled (FIG. 6).
  • the gas discharge lamp is arranged in a flow tube 20 for this purpose.
  • a lamp holder 14', 14" arranged on each side of the gas discharge vessel 01 closes the flow tube 20 and keeps it at a distance from the discharge vessel 01 and thus also from the shields 30', 30", which are designed as glass tube extensions, for example.
  • the latter end at the lamp holder 14', 14'', so that the lamp holder 14', 14'' also closes the shielding 30', 30''.
  • the lamp holder 14', 14" has a suitable passage 16', 16" for leading through the electrical connection line 11', 11" of the gas discharge lamp into the shielding 30', 30" and to the contact electrodes 03', 03". Others, outside
  • the passages 16', 16" lying on the shielding 30', 30" serve to supply and discharge a suitable cooling medium (represented by arrows), such as water or air or another suitable fluid.
  • a light reflector 15', 15" on each side of the discharge vessel 01 is optionally arranged outside the flow tube 20 in the region of the constriction 34', 34".
  • FIG. 7 shows a gas discharge lamp based on that of FIG. 4. Both lamps differ in the design of the walls of the shielding 30', 30". This is the same as the second End 33′, 33′′ up to near the first end 32′, 32′′ is designed in a meandering manner, so that the surface of the shielding 30′, 30′′, in particular the inner surface, increases.
  • FIG. 8 shows a lamp field in which a plurality of gas discharge lamps according to FIG. 4 are arranged next to one another and parallel to one another in one plane, in the present illustration the plane of the drawing.
  • Their clear distance L from one another, measured between the walls of the discharge vessels 01, is in the next smaller order of magnitude of the uniform external diameter of the cylindrical discharge vessels of the lamp field.

Landscapes

  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gasentladungslampe, welche ein Entladungsgefäß (01) umfasst, dessen Hohlraum mit einem Gas gefüllt ist, sowie zwei Elektroden (02', 02") zur Erzeugung einer Gasentladung, zwei elektrische Leiter (04', 04") zur elektrischen Kontaktierung jeweils einer Elektrode (02', 02") durch jeweils einen Durchgang in der Wandung des Entladungsgefäßes (01) hindurch und zumindest eine Elektrische Dichtung (13', 13"), welche einen an die Wandung des Entladungsgefäßes (01) angrenzenden äußeren Abschnitt des elektrischen Leiters (04', 04") elektrisch isolierend umhüllt. Zur Verbesserung der Elektrischen Dichtung (13', 13") für hohe Betriebsspannung ist eine Elektrische Dichtung (13', 13") durch eine elektrisch isolierende Schirmung (30', 30") gebildet, welche den besagten äußeren Abschnitt des elektrischen Leiters (04', 04") mit einem zumindest abschnittsweise bestehendem Abstand zum Leiter (04', 04") umgibt. Dabei ist ein dem Entladungsgefäß (01) zugewandtes erstes Ende (32', 32") der Schirmung mit dem Entladungsgefäß (01) gasdicht verbunden, während das dem ersten Ende (32', 32") gegenüberliegende zweite Ende (33', 33") der Schirmung offen ist.

Description

Gasentladungslampe und Lampenfeld für hohe Betriebsspannungen und Verwendung solcher Lampen
Die Erfindung betri f ft eine gattungsgemäße Gasentladungslampe , welche ausgebildet ist zur Erzeugung hoher Lichtintensitäten bei hohen elektrischen Betriebsspannungen, welche beispielsweise mit Luft oder Wasser gekühlt werden . Sie betri f ft insbesondere ein Lampenfeld, welches mehrere , dicht benachbart zueinander angeordnete Gasentladungslampenanordnungen umfasst . Die Erfindung betri f ft ebenso die Verwendung einer solchen Gasentladungslampe .
Eine gattungsgemäße Gasentladungslampe umfasst ein geschlossenes , für elektromagnetische Strahlung zumindest im sichtbaren Bereich transparentes Entladungsgefäß , dessen Hohlraum mit einem Gas gefüllt ist . Sie umfasst weiter zwei , j eweils an einem Ende und innerhalb des Entladungsgefäßes angeordnete Elektroden zur Erzeugung einer Gasentladung . Die zwei Elektroden werden durch zwei elektrische Leiter kontaktiert , welche durch j eweils einen gasdicht ausgebildeten Durchgang in der Wandung des Entladungsgefäßes zur Elektrode geführt sind .
Zumindest j ener elektrische Leiter, welcher auf einem, relativ zu Erdpotential , hohen elektrischen Potential liegt , wird in einem an die Wandung des Entladungsgefäßes angrenzenden äußeren Abschnitt elektrisch isolierend umhüllt . Diese Umhüllung wird allgemein als Elektrische Dichtung bezeichnet und verhindert einen Überschlag vom elektrischen Leiter auf benachbarte Vorrichtungen oder Bestandteile der Gasentladungslampe .
Mit hohen Betriebsspannungen sind Spannungen von mehreren Kilovolt bis zu mehreren zehn Kilovolt , in Sonderfällen bis zu hundert Kilovolt gemeint . Mit dicht benachbarten Lampen sind Abstände direkter Nachbarn in der Größenordnung des Durchmessers des Plasmaschlauchs gemeint . Mit hohen Lichtintensitäten sind Lichtleistungen von über I kW/cm2 bis ungefähr 100kW/cm2 von der Oberfläche des Entladungsgefäßes gemeint .
Typischerweise haben Gasentladungslampen mit einer solchen Lichtintensität eine Lichtbogenlänge von über einem halben Meter bis zu mehreren Metern, in Sonderfällen bis zu zehn Metern . Anstelle einer einzelnen Gasentladungslampe ist es möglich mehrere Lampen in Reihe zu schalten, wobei sich die Lichtbogenlängen der einzelnen Lampen zu einer Gesamtlichtbogenlänge auf addiert . An beiden Enden der Lampenreihe wird dann die gleiche Spannung angelegt wie bei einer einzigen Lampe mit einer Lichtbogenlänge , die der Gesamtlichtbogenlänge der Lampenreihe entspricht , um in erster Näherung die gleichen Betriebsparameter zu erreichen .
Für manche Anwendungen werden die Gasentladungslampen nur kurz zeitig mit weniger als einer Sekunde , beispielsweise eine Millisekunde lang oder kürzer, auch im Mikrosekundenbereich, als Blitzlampen betrieben . Um eine größere Fläche , von beispielsweise hundert
Quadrat Zentimetern oder mehreren Quadratmetern homogen mit einer hohen Lichtintensität zu beleuchten, können mehrere Blitzlampen mit einer zylinderförmigen Geometrie parallel zueinander in einer Ebene angeordnet werden . Anwendung finden solche Lampenfelder beim sogenannten „Flash Lamp Annealing" oder „Photonic Sintering" oder beschichtetes Architekturglas .
Bei hohen Lichtintensitäten, z . B . zehn Kilowatt pro Quadrat Zentimeter für einen Zeitraum von beispielsweise einer Millisekunde , degradieren Polymere erheblich, insbesondere bei der Emission von ultraviolettem (UV) Licht durch die Blitzlampen . Der UV-Anteil im Lampenspektrum kann durch Dotierung des Glaskörpers der Blitzlampe mit Cerium nahezu vollständig absorbiert werden . Allerdings reduziert sich dadurch die Lebensdauer der Blitzlampe oder es kommt zur Überhitzung des Glaskörpers schon bei einem Belichtungspuls . Manche Anwendungs fälle , z . B . Desinfektion von Atemluft oder Reinigung von Abwasser beruhen auf die Wirkung von UV-Licht , sodass eine Dotierung nicht möglich ist .
Bei der parallelen Anordnung von Gasentladungslampen in einer Ebene zur Belichtung der zuvor beschriebenen größeren Flächen können sogenannte Kriechstrecken oder Luftstrecken oftmals nicht eingehalten werden aufgrund geringer Abstände , die zur Erzeugung hoher Lichtintensitäten bei gleichzeitig homogener Beleuchtung erforderlich sind .
Mit Kriechstrecken sind Strecken auf Oberflächen von I solatoren gemeint , auf denen sich Gleitladungen zwischen zwei elektrischen Leitern bewegen können bei Luft als an den I solator angrenzendes Medium . Mit Luftstrecken ist der Abstand zwischen zwei elektrischen Leitern gemeint zwischen denen nur Luft oder ein Inertgas existiert . Im Fall von de-ionisiertem Wasser, welches beispielsweise zur Kühlung von Gasentladungslampen eingesetzt werden kann, oder auch anderen, gas förmigen Medien ergeben sich entsprechende Kriech- und Flüssigkeitsstrecken .
Als allgemein bekannte Regel für Gleichspannungen kann eine Kriechstrecke von mindestens einem Zentimeter pro Kilovolt und eine Luftstrecke von mindestens einem halben Zentimeter pro Kilovolt angesetzt werden, die erforderlich ist , um Gleitladungen oder Ionisation von Luft in signi fikanten Umfang bzw . einen elektrischen Überschlag zwischen den Leitern zu verhindern . Beispielsweise sollte eine Luftstrecke von 15 Zentimetern zwischen zwei Drähten bei einem Spannungsunterschied von 30 Kilovolt nicht unterschritten werden . Erheblichen Einfluss auf die tatsächlichen Größen hat die Geometrie der Oberflächen . Beispielsweise erhöhen kleine Spitzen auf Leitern die Feldstärke , sodass die Ionisation von Luft schon bei geringeren Spannungen möglich ist . Ebenso verhält es sich bei elektrisch isolierenden Oberflächen mit einem Wasserfilm und Verschmutzungen .
Wenn beispielsweise ein Abstand von einem Zentimeter zwischen zwei Zuleitungen der Blitzlampen zur Erreichung hoher Lichtintensitäten gewünscht ist , dann muss bei einer Betriebsspannung von 20 Kilovolt ein zusätzlicher I solator zwischen den Zuleitungen eingebracht werden, da die notwendige Mindestluf tstrecke um den Faktor zehn größer wäre . Typischerweise werden daher die Zuleitungen mit I solatoren wie Keramiken oder Polymeren ummantelt . Keramische Materialien sind aufwendig herzustellen, mechanisch wenig flexibel und besitzen eine geringe Thermoschockfestigkeit im Vergleich zu Polymeren . Deshalb werden i . a . Polymere für die elektrischen Zuleitungen bei Spannungen im Kilovoltbereich verwendet .
Besondere Anforderungen an die elektrische I solation bei Gasentladungslampen in den oben erwähnten hohen Spannungsbereichen bei kleinen Abständen ergeben sich zwischen dem Ende der elektrischen Zuleitung und dem Glaskörper der Gasentladungslampe , im Folgenden als „Elektrische Dichtung" bezeichnet . Das sind insbesondere eine hohe Betriebstemperatur, die in manchen Fällen bis zu mehreren hundert Grad Kelvin über der Raumtemperatur betragen kann, eine sehr hohe UV-Stabilität , eine gute Haftung auf dem Glaskörper der Lampe und dem Polymer der Zuleitung, eine hohe mechanische Flexibilität oder ein zumindest nahezu gleicher thermischer Ausdehnungskoef fi zient wie der Glaskörper und eine ausreichend hohe elektrische Durchschlags festigkeit .
Die Elektrische Dichtung muss auch Kriechströme zwischen dem Dichtungsmaterial selbst und dem Glaskörper der Gasentladungslampe sowie zwischen dem Dichtungsmaterial und dem Polymer der Zuleitung unterbinden, d . h . eine gasdichte Verbindung zu den genannten Materialien aufweisen . Ein Problem stellt regelmäßig die Alterung der Elektrischen Dichtung durch das Licht der Gasentladungslampe dar, insbesondere wenn deren Spektrum einen signi fikanten UV- Anteil aufweist . Infolgedessen verliert die Elektrische Dichtung im Laufe der Verwendung ihre elektrische I solation, womit das Auftreten von Kriechströmen verbunden sein kann, die letztendlich zur Zerstörung der Gasentladungslampe und weiterer Komponenten der Anlage führen, in welcher die Lampen verwendet werden .
Dieser Degradationsprozess kann sehr rasch voranschreiten, d . h . innerhalb weniger Minuten im Betrieb . Durch verschiedene Maßnahmen kann dieser Prozess zwar verzögert , aber nicht verhindert bzw . nicht befriedigend lang verzögert werden . Generell gibt es kein Polymer, welches eine ausreichend hohe UV-Stabilität aufweist , da die Photonenenergie deutlich größer ist als die Bindungsenergie im Polymer . Wie bereits erwähnt wurden bisher keine anderen Materialien gefunden, die allen Anforderungen an die Elektrische Dichtung genügen .
Auch keramische Klebstof fe , die einen ähnlichen Ausdehnungskoef fi zienten wie das Quarzglas haben, sind nur bedingt geeignet , da diese im Betrieb der Gasentladungslampe als Blitzlampe keine ausreichende Thermoschockfestigkeit auf der Oberfläche zum Glas haben, d . h . es kommt zum Aufbrechen der Keramik im Laufe des Betriebs . Außerdem ist es schwierig mit der Keramik eine gasdichte Verbindung zum Polymer der Zuleitung dauerhaft zu gewährleisten . Ein weiterer, nicht unwichtiger Aspekt ist , dass bei einem routinemäßigen Lampenwechsel die Keramik im Vergleich zu einem Schrumpf schlauch nicht einfach auf geschnitten werden kann . Folglich muss bei einem Lampenwechsel die Zuleitung erneuert werden .
Es konnte bisher noch kein geeignetes Material gefunden werden, welches alle genannten Anforderungen einer Elektrischen Dichtung befriedigend erfüllt .
Ausgehend von dem vorbeschriebenen Stand der Technik beschäftigt sich die Erfindung mit der Aufgabe , eine Gasentladungslampe anzugeben, mit welcher für die genannten hohen Betriebsspannungen die Anforderungen an die Elektrische Dichtung erfüllt werden können .
Diese Aufgabe ist beim Gegenstand des Anspruches 1 gelöst , wobei darauf abgestellt ist , dass die bisherigen Anforderungen an das elektrisch isolierende Material der Elektrischen Dichtung durch eine Veränderung der Bauform der Gasentladungslampe umgangen werden sollen und so die zum Stand der Technik beschriebene Problematik der Elektrischen Dichtung vermieden, zumindest j edoch vermindert und die Lebensdauer der Gasentladungslampe signi fikant erhöht wird .
Mit der geänderten Bauform sind u . a . weitere Vorteile hinsichtlich Montage der Lampe in einem Gehäuse verknüpft . Insbesondere eignet sich die geänderte Gasentladungslampe zur Anordnung in einem Lampenfeld mit den eingangs genannten geringen Abständen zwischen den einzelnen Gasentladungslampen .
Eine erfindungsgemäße Gasentladungslampe umfasst eine oder mehrere elektrisch isolierende Schirmungen, welche ene äußeren Bestandteile der Gasentladungsröhre umgeben, welche mit einer Spannung von einem Kilovolt , bevorzugt von mehr als zehn Kilovolt und bis zu hundert Kilovolt betrieben werden . Die Schirmung ist mit einem ersten Ende mit dem Entladungsgefäß verbunden und an seinem zweiten, dem ersten Ende gegenüberliegenden Ende of fen .
Im Gegensatz zu einer elektrisch isolierenden Ummantelung eines Leiters gemäß dem Stand der Technik ist die Schirmung zumindest abschnittsweise mit einem Abstand zur umhüllten Oberfläche , d . h . zumindest des elektrischen Leiters , ausgebildet . Der Abstand zwischen der inneren, dem elektrischen Leiter zugewandten Oberfläche der Schirmung und dem elektrischen Leiter ist zumindest in j eder Schirmung ein Abschnitt ausgebildet , welcher an die Verbindung der Schirmung mit dem Entladungsgefäß angrenzt . Optional kann der Abstand über die Länge der Schirmung bis zu dessen zweiten Ende geführt werden . Die Länge der beabstandeten Schirmung ergibt sich insbesondere aus der Länge der zu schirmenden Bestandteile der Gasentladungslampe .
Die zumindest eine Schirmung ersetzt die aus dem Stand der Technik bekannten Elektrischen Dichtungen und stehen in Verbindung mit zumindest enem einen Ende , alternativ mit beiden Enden des Entladungsgefäßes der Gasentladungslampe auf dessen Elektrode bzw . Elektroden das hohe Betriebspotential liegt . Nachfolgend wird die Erfindung an nur einem elektrisch zu dichtenden Ende einer Gasentladungslampe beschrieben . In Analogie dazu ist die Erfindung auf zwei Elektrische Dichtungen anwendbar .
Die Entladungsgefäße von Gasentladungslampen bestehen derzeit allgemein aus Glas , insbesondere aus Quarzglas aufgrund dessen hohen Transparenz für elektromagnetische Strahlung vom Ultraviolett- bis zum Infrarotstrahlungsbereich, dessen geringem thermischen Ausdehnungskoef fi zient und damit zusammenhängend dessen hoher Thermoschockbeständigkeit sowie dessen hoher elektrischer Durchschlagfestigkeit . Diese Eigenschaften quali fi zieren Quarzglas insbesondere für die Verwendung bei den oben genannten hohen Betriebsspannungen, hohen Lichtleistungen und damit verbunden den steilen Temperaturf lanken, die mit Blitzlampen realisierbar sind . Die Erfindung ist j edoch auch für Gasentladungslampen anwendbar, welche zum Glas , insbesondere zum Quarzglas , vergleichbare transparente und elektrisch isolierende Materialien mit den oben genannten Eigenschaften verwenden . Das tri f ft auch auf solche Gasentladungslampen zu, welche mit fortschreitender Werkstof f entwicklung, beispielsweise bei keramischen Gläsern, zukünftig zur Verfügung stehen könnten .
Die erfindungsgemäße Elektrische Dichtung realisiert aufgrund des gewählten Materials eine elektrisch isolierende Umhüllung . Entsprechend einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Material der Schirmung einen elektrisch isolierenden Festkörper als wesentlichen Bestandteil . Das Material der Schirmung sowie deren Verbindung mit dem Entladungsgefäß umfasst j edoch kein Polymer .
Ein Material , welches einen elektrisch isolierenden Festkörper als wesentlichen Bestandteil umfasst , soll hier eine solche Material zusammensetzung verstanden sein, bei welcher der wesentliche und die elektrische I solierung bestimmende Bestandteil der elektrisch isolierende Festkörper ist . Das schließt ein, dass technologisch bedingte Verunreinigungen oder technologisch bedingte Beimengungen, die zur Herstellung der Schirmung oder der Einstellung und Aufrechterhaltung beispielsweise der optischen Eigenschaften dienlich sind, enthalten sein können . Derartige Verunreinigungen oder technologische Beimengungen liegen meist im Bereich von einigen, kleiner 10 % des Festkörpers .
Von Vorteil ist insbesondere , dass die Schirmung kein Polymer umfasst , so dass die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme vermieden werden können . Die zum elektrischen Leiter beabstandete Schirmung gestattet es zudem entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, dass auch der elektrische Leiter ohne Polymerummantelung verwendet werden kann .
Beispielsweise kann die Schirmung wie auch das Entladungsgefäß aus dem gleichen Material bestehen, beispielsweise aus Quarzglas oder einem anderen für beide Bestandteile geeigneten Material . Das gestattet eine integrale Ausbildung beider Bestandteile der Gasentladungslampe . Von Vorteil ist in diesem Fall ebenso der gleiche oder zumindest nahezu gleiche Ausdehnungskoef fi zient und die Temperaturschockfestigkeit beider miteinander verbundenen Materialien . Daraus schließend können auch zukünftige Materialentwicklungen, welche das Entladungsgefäß einer Gasentladungslampe betref fen, für die Schirmung genutzt werden . Die Schirmung umhüllt zumindest den elektrischen Leiter, welcher zur im Entladungsgefäß angeordneten Anode bzw . Kathode durch die Wandung des Entladungsgefäßes geführt ist .
Sofern der elektrische Leiter mit einer elektrischen Kontaktelektrode außerhalb des Entladungsgefäßes verbunden ist , wird entsprechend einer Ausgestaltung der Erfindung auch die Kontaktelektrode von der Schirmung umhüllt . Die Schirmung reicht in diesem Fall über den Bereich der elektrischen Kontaktelektroden hinaus zur Vergrößerung von isolierend geschirmten Kriech- und Luftstrecken zwischen den Kontaktelektroden und leitfähigen Oberflächen, die ein von den Kontaktelektroden verschiedenes elektrisches Potential aufweisen .
Das heißt , die Schirmung umhüllt j ene Komponenten, auf bzw . von denen Kriechströme oder Stoßionisationen von Luftstrecken auf treten können . Solche Komponenten können beispielsweise Kontaktbuchsen, ummantelte oder optional im Anschluss an die Kontaktbuchse über einen definierten Abschnitt nicht isolierte elektrische Leitungen oder andere Komponenten sein . Die Schirmung verlängert die Kriech- und Luf tstrecken, so dass auf die Ausbildung einer konventionellen Elektrischen Dichtung im Bereich der Schirmung ganz oder zumindest abschnittsweise verzichtet werden kann . Zu diesem Zweck kann in Abhängigkeit von minimalen Kriech- oder Luf tstrecken, welche u . a . durch die Betriebsspannungen vorgegeben sind, die Länge der Schirmungen frei gewählt werden . Bevorzugt werden die erforderlichen Mindestkriech- bzw . Luftstrecken durch die Schirmung eingehalten, d . h . der Überstand des zweiten, of fenen Endes der Schirmung ist gleich oder größer als die aufgrund der Betriebsparameter zu erwartenden minimalen Kriech- und Luf tstrecken . Optional sind auch Elektrische Dichtungen einsetzbar, an welche j edoch geringere als die oben zum Stand der Technik angeführten Anforderungen stehen können .
Aufgrund des of fenen zweiten Endes der Schirmung kann eine Kontaktbuchse am Ende einer Anschlussleitung für die Gasentladungslampe einfach auf die innerhalb der Schirmung liegende Kontaktelektrode gesteckt werden . Damit ist der routinemäßige Lampenwechsel sehr einfach zu bewerkstelligen .
Eine weitere Verlängerung der Kriechstrecken kann entsprechend einer Ausgestaltung der Gasentladungslampe durch eine geeignete Strukturierung der Schirmung erfolgen . Im Querschnitt betrachtet können zumindest auf der inneren Oberfläche der Schirmung dreidimensionale , geometrische Strukturen ausgebildet sein, welche in den von der Schirmung umgebenen Raum ragen und somit die innere Oberfläche der Schirmung vergrößern . Beispielsweise sind mäanderf örmige oder andere Oberflächenverläufe zur weiteren Verlängerung der Kriechstrecken geeignet . Alternativ und mit gleichem Ef fekt kann die Wandung der Schirmung solche Verläufe aufweisen .
Die Schirmung kann entsprechend verschiedener Ausgestaltungen integral mit dem zylinderförmigen Glasrohr der Gasentladungslampe ausgebildet oder mit diesem verbunden sein . I st die Verbindung der Schirmung mit dem Entladungsgefäß integral ausgebildet , kann die Schirmung bereits bei der Herstellung des Entladungsgefäßes hinzugefügt werden . Von Vorteil ist dabei die Aus führung der Schirmung aus demselben Material , beispielsweise Quarzglas . Andere Aus führungen der Schirmung sind möglich, sofern die miteinander kombinierten Materialien ein ausreichend kompatibles thermisches Ausdehnungsverhalten zeigen . Andere , auch nachträgliche Verbindungen sind unter der gleichen Maßgabe möglich, sofern diese nicht durch das Licht dieser oder benachbarter Gasentladungslampen geschwächt oder zerstört werden .
Die Schirmung besteht bevorzugt aus einem zylinderförmigen Rohr, bei dem optional die Kontaktelektroden auf der Hauptachse des Zylinders des Entladungsgefäßes liegen können .
Die Schirmung kann eine Einschnürung aufweisen, insbesondere , um an dieser Stelle eine Lampenhalterung, einen Lichtreflektor oder andere Bestandteile nahe der Hauptachse der Gasentladungslampe anzuordnen . Eine Einschnürung kann sich direkt an eine Verj üngung am zugehörigen Ende des Entladungsgefäßes der Gasentladungslampe anschließen oder die Begrenzung zwischen Schirmung und Entladungsgefäß bilden . In einer solchen Position der Einschnürung kann ein Lichtreflektor angeordnet sein, welcher den verringerten Durchmesser der Wandung eng umgibt und so einen maximalen Schutz der in der Schirmung liegenden Komponenten der Gasentladungslampe vor deren Licht gestattet . Augenscheinlich kann es in Abhängigkeit des für den Lichtreflektor verwendeten Materials von Vorteil sein, wenn dieser eine umlaufenden Spalt zur Wandung des Entladungsgefäßes und/oder zur Schirmung aufweist .
Die Schirmung weist bevorzugt den gleichen oder einen größeren oder einen kleineren inneren Durchmesser auf im Vergleich zum inneren Durchmesser des zylinderförmigen Glasrohrs der Gasentladungslampe . In Abhängigkeit von einer der genannten Varianten, kann eine gute Zugänglichkeit für die Kontaktelektrode innerhalb der Schirmung oder eine Verminderung des Platzbedarfs oder kompakte , mit vermindertem Aufwand herstellbare Gasentladungslampe zur Verfügung stehen . Weitere Anforderungen der Anwendung der Gasentladungslampe können für die Gestalt der Schirmungen maßgeblich sein .
Die Schirmungen können an ihrem, dem Glaskörper der Gasentladungslampe abgewandten zweiten Ende , of fen oder verschließbar sein . Ein Verschluss kann Durchgänge zur Einleitung eines Kühlmediums in ein Hüllrohr der Gasentladungslampe und/oder zur Durchführung einer elektrischen Leitung aufweisen . Der Verschluss der Schirmung kann zudem mittels einer Lampenhalterung ausgebildet sein, welche geeignet ist , die Gasentladungslampe zu montieren, beispielsweise in einem Gehäuse oder einer komplexen Vorrichtung .
Die Lampenhalterung kann so wesentlich weiter von der Lichtquelle entfernt sein, sodass im Fall der Verwendung von Polymeren für die Halterung diese einer wesentlich geringeren UV-Strahlung ausgesetzt sind und/oder Schutzvorrichtungen wie der oben beschriebene Lichtreflektor eingesetzt werden können . Der Lichtreflektor kann beispielsweise am Ende des Gasentladungsgefäßes angeordnet sein . Er kann beispielsweise in einer Einschnürung der Schirmung angeordnet sein, die beispielsweise am ersten Ende der Schirmung angeordnet ist .
Von den Kontaktelektroden ausgehende Anschlussleitungen können innerhalb der, bevorzugt verschlossenen, Schirmung ohne Ummantelung ausgebildet sein . Insbesondere kann auf einen elektrisch isolierenden Mantel aus einem Polymer verzichtet und so auch die Lebensdauer der Anschlussleitung verlängert werden .
Die Ausbildung einer Schirmung anstelle der traditionellen Elektrischen Dichtung unterstützt auch eine Kühlung der Gasentladungslampe mit einer Kühl flüssigkeit , da die Schirmung ausgebildet sein kann, um ein Volumen um die Anschlussleitung und bevorzugt auch um die Kontaktelektrode abzuschließen .
Ein das Entladungsgefäß mit einem Abstand A umhüllendes und das Kühlmedium leitende Strömungsrohr umschließt dabei auch die Schirmung, so dass die darin eingeschlossene elektrische Leitung und gegebenenfalls auch die Anschlussleitung sowie die beide Leitungen verbindende Kontaktelektrode nicht direkt im Kühlmedium liegt und folglich für diesen Bereich auch keine elektrische I solation benötigt . Somit kann die Kontaktelektrode auch höhere Temperaturen im Betrieb einnehmen, da keine Polymere zur I solation eingesetzt werden müssen . Erst ab dem zweiten Ende der geschlossenen Schirmung hat die elektrische Anschlussleitung einen isolierenden Mantel aus einem Polymer . Auf diese Weise wird ein im Vergleich zum Stand der Technik signi fikant vergrößerter Abstand zwischen der Verwendung von Polymeren und der Lichtquelle erzielt . Ein größerer Abstand reduziert i . a . die Anforderungen an die Materialien hinsichtlich UV-Stabilität oder Temperaturf estigkeit .
Neben der Ummantelung von elektrischen Leitungen kann so auch eine die Schirmung gasdicht und damit auch wasserdicht verschließende Anschlussplatte aus mindestens einem Polymermaterial bestehen . Eine solche Anschlussplatte kann neben der Einleitung von Medien wie Spannung und Kühlmedium oder der Durchführung von Signalleitungen auch gleichzeitig als Halterung für die Gasentladungslampe sowie für das Strömungsrohr dienen .
Aufgrund der beschriebenen Vorteile der Gasentladungslampe ist diese geeignet , in einem Lampenfeld verwendet zu werden, welches zwei oder mehr dieser Gasentladungslampen umfasst , welche mit einem im Vergleich zum Stand der Technik verminderten Abstand zueinander angeordnet werden können . Der lichte Abstand L direkt benachbarter Lampen kann in der Größenordnung des mittleren Außendurchmessers der zylinderförmigen Entladungsgefäße des Lampenfeldes oder der nächst kleineren Größenordnung liegen . Liegt der mittlere Außendurchmesser beispielsweise in der Größenordnung 101 einer bestimmten Längenmaßeinheit , dann kann der lichte Abstand zweier benachbarter Entladungsgefäße im Bereich von 1 (= 1x10° ) bis 99 (=9 , 9X101 ) derselben Längenmaßeinheit liegen . Augenscheinlich sind hier übliche Toleranzen für die j eweilige Aus führung und Anordnung der zu verwendenden Gasentladungslampen hinzuzurechnen . Erfindungsgemäß weisen die Gasentladungslampen j eweils eine Schirmung gemäß obiger Beschreibung an mindestens einem Ende der Lampe auf . Die Lage hinsichtlich Parallelität und Ebene des Lampenfeldes kann beispielsweise anhand der Zylinderachsen oder der zylinderförmigen Wandung j edes Entladungsgefäßes der Gasentladungslampen eingestellt sein .
Zur Bestimmung des Außendurchmessers eines zylinderförmigen Entladungsgefäßes wird der die Geometrie bestimmende Teil des Zylinders berücksichtigt . Lokal begrenzte Verengungen, wie die oben beschriebene Einschnürung oder ähnliche Ausdehnungen bleiben unberücksichtigt . Der mittlere Außendurchmesser ergibt sich aus der Mittelung über alle derart bestimmten Außendurchmesser der Gasentladungslampen des Lampenfeldes .
Als „Größenordnungen" wir allgemein die Zehnerpotenzen eines Wertes unter Berücksichtigung dessen Maßeinheit bezeichnet . Zur Größenordnung von beispielsweise 102 mm zählen folglich alle Längen mit einem Wert zwischen 100 und 999 mm, wobei es der Verwendung des Begri f fs „Größenordnung" immanent ist , dass geringfügige Über- und Unterschreitungen der genannten Grenzwerte im Bereich von kleiner oder gleich 10% eingeschlossen sein können .
Die Erläuterungen zu dieser Gasentladungslampe sind entsprechend auf deren Verwendung in einem Lampenfeld und/oder mit den genannten Potentialen übertragbar . Mit der Verwendung sind die Vorteile der Gasentladungslampe entsprechend verbunden . Deshalb betri f ft ein weiterer Aspekt der Erfindung die Verwendung der beschriebenen Gasentladungslampe . Aufgrund der Aus führung der Elektrischen Dichtung mittels einer beispielsweise aus Glas oder anderen geeigneten Materialien bestehenden Schirmung und der Vermeidung oder zumindest Verminderung von Polymeren in unmittelbarer Nähe der Lichtquelle , sind hohe Spannungen im Bereich von einem bis hundert Kilovolt , bei während einer Beleuchtung angelegter Spannung, und daraus folgend hohen Lichtleistungen erzielbar . Der besagte Spannungswert bezieht sich auf j enen maximalen Wert , welchen die Spannung zu Beginn einer Bestrahlung einnehmen kann .
Damit in Verbindung steht ein weiterer Aspekt der Erfindung . Die genannten Eigenschaften und Vorteile der erfindungsgemäßen Gasentladungslampe gestattet insbesondere die Verwendung einer Mehrzahl von Gasentladungslampen, zumindest j edoch zwei davon, in einem Lampenfeld . Ein solches Lampenfeld ist beispielsweise zur Behandlung mit hohen Lichtdosen für verschiedene Formate von Bauteilen geeignet . Beispielsweise sind auch groß formatige Verbundbauteile , wie Photovoltaikmodule oder Displays oder Bauteile aus dem Bereich des „Concentrated Solar Power" , oder Architekturglas mit einer sogenannten Low-E Beschichtung oder andere ef fektiv und gleichförmig behandelbar . Auch für andere Anwendungen in Halbleiterindustrie oder anderen Technikfeldern ist solch ein Lampenfeld anwendbar .
Für solche Behandlungen sind häufig Blitzlampen gewünscht , mit denen nur dünne Grenzschichten von Materialien mit einer steilen Temperaturrampe und minimalem Einfluss benachbarter Schichten erzielbar sind . Die erfindungsgemäße Gasentladungslampe unterstützt auch eine solche Verwendung, sowohl als Einzellampe als auch in einem Lampenfeld .
Anhand der zugehörigen Zeichnungen sollen die zuvor beschriebenen Merkmale klarstellend, aber nicht beschränkend am Beispiel erläutert werden . Der Fachmann würde die zuvor in den verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung und nachfolgend in dem Aus führungsbeispiel realisierten Merkmale in weiteren Aus führungs formen kombinieren soweit es ihm zweckdienlich und sinnvoll erscheint . Die Zeichnungen zeigen in
Fig . 1 eine Ausgestaltung einer Gasentladungslampe gemäß Stand der Technik in Schnittdarstellung,
Fig . 2 einen Ausschnitt einer detaillierten Darstellung der linken Häl fte einer luftgekühlten Gasentladungslampe gemäß Fig . 1 ,
Fig . 3 einen Ausschnitt einer detaillierteren Darstellung der linken Häl fte einer wassergekühlten Gasentladungslampe gemäß Fig . 1 ,
Fig . 4 eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Gasentladungslampe mit beidseitig der Lampe angeordneten elektrischen Dichtungen,
Fig . 5 eine Ausgestaltung einer luftgekühlten Gasentladungslampe gemäß Fig . 4 mit Lichtreflektor, Lampenhalterung und Anschlussleitung in Detaildarstellung des linken Endes der Lampe und
Fig . 6 eine weitere Ausgestaltung einer Gasentladungslampe gemäß Fig . 4 mit Lichtreflektor, Lampenhalterung, Anschlussleitung und Wasserkühlung in Detaildarstellung des linken Endes der Lampe .
Die Zeichnungen zeigen die Vorrichtung nur schematisch in dem Umfang, wie es zur Erläuterung der Erfindung erforderlich ist . Sie erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit oder Maßstäblichkeit .
Die Zeichnungen zeigen die Vorrichtung nur schematisch in dem Umfang, wie es zur Erläuterung der Erfindung erforderlich ist . Sie erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit oder Maßstäblichkeit . Komponenten, die mit demselben Bezugs zeichen gekennzeichnet sind, realisieren dieselben Funktionen .
Alle Figuren, die im Folgenden beschrieben werden, zeigen Querschnitte von rotationssymmetrischen Bauelementen, wobei die Rotationsachse hori zontal in der Blattebene liegt .
Figur 1 zeigt ein Beispiel für den Stand der Technik einer Gasentladungslampe im Querschnitt , bestehend aus einem zylinderförmigen Entladungsgefäß 01 , beispielsweise einem Glaskörper aus Quarzglas . Der Hohlraum des Entladungsgefäßes 01 ist mit einem Edelgas - beispielsweise Xenon - gefüllt . Im Hohlraum des Entladungsgefäßes 01 ist an j edem Ende j eweils eine Elektrode 02 ' , 02" angeordnet , beispielsweise zwei Wol framelektroden, die die Anode bzw . Kathode einer Gasentladungslampe repräsentieren . Zwischen den Elektroden 02 ' , 02" erstreckt sich die Lichtbogenlänge 06 als eigentliche Lichtquelle der Gasentladungslampe . Außerhalb des gasgefüllten Raums befinden sich, zwei Kontaktelektroden 03 ' , 03" zur beidseitigen elektrischen Kontaktierung der Gasentladungslampe, zwei stabförmige Leiter 04', 04", welche beispielsweise aus Wolfram bestehen und der elektrischen Verbindung der Elektroden 02', 02" mit den Kontaktelektroden 03', 03" dienen. Zwei Übergangsgläser 05', 05", welche einen Wärmeausdehnungskoeffizient haben, deren Wert zwischen denen des Entladungsgefäßes 01 und des Materials der elektrischen Leiter 04', 04" liegt, ermöglichen eine Stromdurchführung in den Hohlraum des Entladungsgefäßes 01. Im skizzierten Fall ist das Übergangsglas 05 im Innenbereich des Entladungsgefäßes 01 angeordnet. Bei Gasentladungslampen mit kleinem Durchmesser des Glaszylinders, z.B. unter 16mm Durchmesser, wird das Übergangsglas, ohne signifikanten Einfluss auf Lichtleistung und Anwendung der Lampe, oft im Außenbereich angebracht.
Figur 2 zeigt in einem Ausschnitt eine detailliertere Darstellung der linken Hälfte einer Gasentladungslampe gemäß Fig. 1, wobei die rechte Hälfte einen spiegelsymmetrischen Aufbau aufweist. Lediglich zur Verdeutlichung der spiegelsymmetrischen Darstellung werden die dargestellten Bezugszeichen mit einem Hochstrich ... ' versehen, auch wenn die zugehörige spiegelbildliche Komponente in den Figuren nicht dargestellt sein sollte.
Die Form der Elektroden 02', 02" im Hohlraum, sowie deren Dotierung können dabei unterschiedlich sein. Beispielsweise hat die Kathode eine höhere Dotierung für einen einfacheren Austritt von Elektronen. In der Praxis kommen auch unsymmetrische oder von der Zylinderform abweichende Bauarten vor, die sich aber von den verwendeten Materialien i.a. nicht unterscheiden. Ergänzend zur Darstellung in Fig . 1 sind in Fig . 2 weitere Komponenten der Gasentladungslampe dargestellt . Das sind eine mit einem Polymer, beispielsweise Silikon, ummantelte elektrische Anschlussleitung 11 ' , eine elektrischen Kontaktbuchse 12 ' , welche auf die Kontaktelektrode 03 ' gesteckt wird, eine Lampenhalterung 14 ' , beispielsweise aus Polytetrafluorethylen ( PTFE ) , welche zur Befestigung der Gasentladungslampe mit einem nicht dargestellten Gehäuse verwendet wird, und ein Lichtreflektor 15 ' , der außer der Funktion das Licht der Lichtbogenlänge 06 zu reflektieren weitere Aufgaben haben kann, wie beispielsweise die Lampenhalterung oder andere Bauteile des Gehäuses oder die elektrische Zuleitung vor schädlichen UV-Strahlen oder vor Überhitzung zu schützen .
Die Elektrische Dichtung 13 ' , 13" zwischen dem Polymer der Anschlussleitung 11 ' , 11" und dem Glaskörper 01 der Gasentladungslampe ist beispielsweise ein Schrumpf schlauch aus Polyvinylidendi f luorid /PVOF) mit innenliegender Verklebung für eine gasdichte Verbindung . Auch andere gasdichte und elektrisch isolierende Elektrische Dichtungen sind verwendbar .
Die Anordnung der Komponenten in Figur 2 ist typisch für eine luftgekühlte Gasentladungslampe gemäß Stand der Technik, insbesondere da der Lichtreflektor 15 ' , 15" den Glaskörper der Gasentladungslampe möglichst dicht umschließt , ohne diesen zu berühren . Damit wird die Exposition von Bauelementen, insbesondere der verwendeten Polymere , mit Licht , insbesondere UV-Strahlung, minimiert . Fig. 3 zeigt einen für eine Wasserkühlung der Gasentladungslampe modifizierten Aufbau. Dazu wird in den meisten Fällen ein Strömungsrohr 20 eingesetzt, auch „flowtube" genannt und beispielsweise aus Quarzglas bestehend, durch welches hochreines, de-ionisiertes Wasser gepumpt wird. Die Zentrierung der Gasentladungslampe im Strömungsrohr 20 erfolgt durch eine Lampenhalterung 14', 14", welche beispielsweise aus Polytetrafluorethylen (PTFE) besteht und geeignete Durchgänge 16', 16", wie beispielsweise Lochbohrungen für die Kühlwasserströmung (dargestellt durch Pfeile, deren Richtung lediglich beispielhaft, jedoch nicht beschränkend dargestellt ist) aufweist. Der Lichtreflektor 15', 15" befindet sich im Ausführungsbeispiel außerhalb des Strömungsrohrs 20.
Die Gasentladungslampe gemäß der Fig. 1 bis Fig. 3 stellt ein Ausführungsbeispiel gemäß Stand der Technik dar. Verschiedene Bestandteile können bei gleicher Funktionalität anders ausgeführt sein, beispielsweise in der Geometrie, im Material, in der räumlichen Anordnung oder der Zusammenwirkung mit weiteren Bestandteilen oder anderen Details .
In allen bisher gezeigten Figuren, welche den Stand der Technik widerspiegeln, fällt trotz Abschattungen durch den Lichtreflektor 15', 15" oder die Lampenhalterung 14', 14" ein signifikanter Anteil des von der Gasentladungslampe erzeugten Lichts auf die Elektrische Dichtung 12', 12", und zwar mindestens auf die Fläche, auf der die Elektrische Dichtung 12', 12" Kontakt zum Entladungsgefäß 01 der Gasentladungslampe hat. Eine Folge ist das oben erwähnte Aufbrechen der Verklebung der Elektrischen Dichtung 12', 12" und die Ausbildung und fortschreitende Vergrößerung von Kriechströmen, welche letztendlich zu einem elektrischen Überschlag bzw. zur Zerstörung der Gasentladungslampe führen. Auch die Übergangsgläser 05', 05" erhöhen, wie eingangs zum Stand der Technik dargelegt, nur in einigen Anwendungen die Lebensdauer der Gasentladungslampen.
Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Gasentladungslampe mit den gattungsgemäßen Bestandteilen innerhalb des zylinderförmigen Entladungsgefäßes 01. Das sind zwei Elektroden 02', 02" aus Wolfram zur Erzeugung und Aufrechterhaltung der Lichtbogenlänge 06, deren elektrische Anschlüsse mittels elektrischer Leiter 04', 04" und die Durchführung der elektrischen Leiter 04 ', 04" durch die Wandung des Entladungsgefäßes 01 mittels Übergangsgläser 05', 05". Der Übergang des Entladungsgefäßes 01 zur Schirmung 30', 30" aus Glas ist im Ausführungsbeispiel beidseitig mit einer Einschnürung 34', 34" ausgebildet. Das Material der Schirmung 30', 30" kann dem des Entladungsgefäßes 01 entsprechen oder zumindest in einzelnen Bestandteilen davon abweichen, sofern die oben beschriebenen Materialeigenschaften gewährleistet werden können.
Die Gasentladungslampe umfasst an beiden Enden des Entladungsgefäßes 01 jeweils eine elektrisch isolierende, die dortige Kontaktelektrode 03', 03" umhüllende Schirmung 30', 30". Die Schirmung 30', 30" ist an ihrem ersten Ende 32", 32" mit dem Entladungsgefäß 01 integral verbunden und am gegenüberliegenden zweiten Ende 33', 33" offen. Dort ragt sie über die Kontaktelektrode 03', 03" hinaus.
Infolge der Anordnung und Länge der Schirmung 30', 30" sind sowohl die Kontaktelektrode 03', 03" als auch ein Abschnitt der daran anzuschließenden elektrischen Zuleitungen 04', 04" der Elektroden 03', 03" durch die Schirmung 30', 30" umhüllt. Zusätzlich kann auch ein Abschnitt der Anschlussleitung 11', 11" der Gasentladungslampe umhüllt sein .
Die Schirmung 30', 30" in Fig. 4 ist beispielhaft, jedoch nicht beschränkend als zylinderförmige Glasrohrverlängerung ausgebildet und kann bereits bei der Herstellung der Gasentladungslampe hinzugefügt werden kann. Ergänzend kann das offen dargestellte zweite Ende 33', 33" der Schirmung 30', 30" verschließbar sein.
Der in Figur 4 dargestellte Durchmesser der Schirmung 30', 30" entspricht dem Zylinder des Entladungsgefäßes 01 und zwar im die Form prägenden Abschnitt zwischen den Wolframelektroden 02', 02". Prinzipiell ist aber jeder Durchmesser in Abhängigkeit von den spezifischen Anforderungen möglich, ohne die Betriebsparameter der Gasentladungslampe zu ändern. Ebenso kann die Länge der Schirmung 30', 30" mit oder ohne Oberflächenstrukturierung bzw. der lichte Überstand 31', 31" des zweiten Endes 33', 33" der Schirmung 30', 30" über das Ende der Kontaktelektrode 32', 32" wie oben beschrieben frei gewählt werden .
In Analogie zur aus dem Stand der Technik bekannten Ausbildung mit Lichtreflektor und Lampenhalterung, weist die Aus führungs form gemäß Fig. 5 diese Bestandteile auf. Fig. 5 stellt eine Ausgestaltung der Gasentladungslampe gemäß Fig.
4 mit Lichtreflektor 15', 15" und Lampenhalterung 14', 14" dar .
Der plattenförmige Lichtreflektor 15', 15" ist für einen optimalen Schutz der außerhalb des Entladungsgefäßes 01 befindlichen Komponenten vor dem Licht der Lichtbogenlänge 06 in einer Einschnürung 34', 34" zwischen dem integral ausgebildeten Glasrohr des Entladungsgefäßes 01 und der Schirmung 30', 30" angeordnet und erstreckt sich radial.
Die ebenfalls plattenförmige Lampenhalterung 14', 14" kann am zweiten Ende 33', 33" der Schirmung 30', 30" montiert sein, wo sie durch den Lichtreflektor 15', 15" vor schädlicher Strahlung der Gasentladungslampe geschützt ist. Sie dient der Halterung der Gasentladungslampe in einem Gehäuse (nicht dargestellt) . Sie kann dabei einen Abstand zur Gehäusewand herstellen, welcher für eine Luftkühlung der Gasentladungslampe verwendbar ist.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel einer Gasentladungslampe gemäß Fig. 4 ist die Gasentladungslampe wassergekühlt (Fig. 6) . Zu diesem Zweck ist die Gasentladungslampe in einem Strömungsrohr 20 angeordnet. Jeweils eine beidseitig des Gasentladungsgefäßes 01 angeordnete Lampenhalterung 14', 14" verschließt das Strömungsrohr 20 und hält dieses in einem Abstand zum Entladungsgefäß 01 und damit auch zu den beispielhaft als Glasrohrverlängerung ausgebildeten Schirmungen 30', 30". Letztere enden, wie auch das Strömungsrohr 20, an der Lampenhalterung 14', 14", so dass die Lampenhalterung 14', 14" auch die Schirmung 30', 30" verschließt.
Die Lampenhalterung 14', 14" weist einen geeigneten Durchgang 16', 16" auf zur Durchführung der elektrischen Anschlussleitung 11', 11" der Gasentladungslampe in die Schirmung 30', 30" und zu den Kontaktelektroden 03', 03". Weitere, außerhalb der Schirmung 30', 30" liegenden Durchgänge 16', 16" dienen der Zu- und Ableitung eines geeigneten Kühlmediums (dargestellt durch Pfeile) , wie beispielsweise Wasser oder Luft oder ein anderes geeignetes Fluid .
Aufgrund des Verschlusses der Schirmung 30', 30" durch die Anschlussplatte 14', 14" hat die Kontaktelektrode 03', 03" und die daran angeschlossenen Leitungen 04', 04", 11', 11" keinen Kontakt zum Kühlmedium, so dass diese Leitungen 04', 04", 11', 11" ohne isolierende Ummantelung, insbesondere ohne eine solche Ummantelung aus einen Polymer verwendbar sind. Dieser nicht oder abweichend ummantelte Abschnitt der Anschlussleitungen ist zur Unterscheidung mit dem Bezugszeichen 17', 17" gekennzeichnet.
Ein Lichtreflektor 15', 15" pro Seite des Entladungsgefäßes 01 ist optional außerhalb des Strömungsrohres 20 im Bereich der Einschnürung 34', 34" angeordnet.
Fig. 7 zeigt eine Gasentladungslampe basierend auf jener der Fig. 4. Beide Lampen unterscheiden sich durch die Ausführung der Wandung der Schirmung 30', 30". Diese ist vom zweiten Ende 33', 33" bis nahe zum ersten Ende 32', 32" mäandert örmig ausgebildet, so dass sich die Oberfläche der Schirmung 30', 30", insbesondere die innere Oberfläche vergrößert .
Fig. 8 stellt ein Lampenfeld dar, in welchem eine Mehrzahl von Gasentladungslampen gemäß Fig. 4 in einer Ebene, in der vorliegenden Darstellung der Zeichnungsebene, nebeneinander und parallel zueinander angeordnet sind. Deren lichter Abstand L zueinander, gemessen zwischen den Wandungen der Entladungsgefäße 01, liegt in der nächst kleineren Größenordnung des einheitlichen Außendurchmessers der zylinderförmigen Entladungsgefäße des Lampenfeldes. Zur Ausführung der Gasentladungslampen des Lampenfeldes wird auf die Beschreibung zur Fig. 4 verwiesen.
Bezugszeichenliste
01 Entladungsgef äß
02 02" Elektrode
03 03" Kontaktelektrode
04 04" Leiter
05 05" Übergangsglas
06 Lichtbogenlänge
11 11" Anschlussleitung
12 12" Kontaktbuchse
13 13" Elektrische Dichtung
14 14" Lampenhalterung
15 15" Lichtreflektor
16 16" Durchgang
17 17" Anschlussleitung
18 18" Anschlussplatte
20 Strömungsrohr
30 30" Schirmung
31 31" lichter Überstand
32 32" erstes Ende
33 33" zweites Ende
34 34" Einschnürung
A Abstand zwischen Gasentladungsgefäß und
Strömungsrohr
L lichter Abstand zwischen zwei
Gasentladungslampen

Claims

Patentansprüche Gasentladungslampe, umfassend ein geschlossenes, für elektromagnetische Strahlung zumindest im sichtbaren Bereich transparentes Entladungsgefäß (01) , dessen Hohlraum mit einem Gas gefüllt ist, zwei Elektroden (02', 02") zur Erzeugung einer Gasentladung, welche jeweils an einem Ende und innerhalb des Entladungsgefäßes (01) angeordnet sind, zwei elektrische Leiter (04', 04") zur elektrischen Kontaktierung jeweils einer Elektrode (02', 02") durch jeweils einen Durchgang in der Wandung des Entladungsgefäßes (01) hindurch und zumindest eine Dichtung, welche einen an die Wandung des Entladungsgefäßes (01) angrenzenden äußeren Abschnitt des elektrischen Leiters (04', 04") elektrisch isolierend umhüllt, die Dichtung wird nachfolgend auch als Elektrische Dichtung (13', 13") bezeichnet dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Elektrische Dichtung (13', 13") durch eine elektrisch isolierende Schirmung (30', 30") gebildet ist, welche den besagten äußeren Abschnitt des elektrischen Leiters (04', 04") mit einem zumindest abschnittsweise bestehendem Abstand zum elektrischen Leiter (04', 04") umgibt, und zwar derart, dass ein dem Entladungsgefäß (01) zugewandtes erstes Ende der Schirmung (30', 30") mit dem Entladungsgefäß gasdicht verbunden ist und das dem ersten Ende gegenüberliegende zweite Ende offen ist. Gasentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Schirmung (30', 30") einen elektrisch isolierenden Festkörper als wesentlichen Bestandteil umfasst, wobei das Material der Schirmung (30', 30") sowie deren Verbindung mit dem Entladungsgefäß (01) kein Polymer umfasst. Gasentladungslampen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Anschlussleitung (11', 11") innerhalb der Schirmung
(30', 30") keinen elektrisch isolierenden Mantel aus einem Polymer aufweist. Gasentladungslampen nach einem der vorstehenden An Sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass d i e Gasentladungslampe weiter zwei Kontaktelektroden (03', 03") zur elektrischen Kontaktierung der Gasentladungslampe umfasst, welche jeweils an einem Ende und außerhalb des Entladungsgefäßes angeordnet sind, und dass jede Schirmung (30', 30") eine solche Länge aufweist, dass sie über die zugehörige Kontaktelektrode (03', 03") hinausragt. Gasentladungslampen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Oberfläche zumindest einer Schirmung (30', 30") zwischen ihrem ersten Ende (32', 32") und zweiten Ende (33', 33") dreidimensional ausgebildete geometrische Strukturen aufweist, welche die Oberflächenlänge zwischen beiden Enden (32', 32", 33', 33") vergrößert. Gasentladungslampen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Schirmung (30', 30") zylinderförmig und/oder koaxial zum Entladungsgefäß (01) und/oder integral mit dem Entladungsgefäß (01) und/oder zumindest angrenzend zum Entladungsgefäß (01) aus dem gleichen Material wie das Entladungsgefäß (01) ausgebildet ist und/oder am ersten Ende (32', 32") oder zwischen dem ersten Ende (32', 32") und dem zweiten Ende (33', 33") eine Einschnürung (34', 34") aufweist. Gasentladungslampen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite, offene Ende (33', 33") einer Schirmung (30', 30") verschließbar ausgebildet ist und der Verschluss Durchführungen für einen elektrischen Leiter aufweist. Gasentladungslampen nach einem der vorstehenden An Sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasentladungslampe eine Lampenhalterung (14', 14") und/oder einen Lichtreflektor (15', 15") aufweist, wobei die Lampenhalterung (14', 14") an der Schirmung (30', 30") angeordnet ist. Gasentladungslampen nach einem der vorstehenden An Sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasentladungslampe ein das Entladungsgefäß (01) mit einem radialen Abstand A umhüllenden Strömungsrohr (20) aufweist, welches beidseitig durch jeweils eine Anschlussplatte (18', 18") verschlossen oder verschließbar ist, wobei jede Anschlussplatte (18', 18") Durchgänge (16', 16") für ein Strömungsmedium und für eine elektrische Anschlussleitung (17 ',17") der Gasentladungslampe aufweist. Gasentladungslampen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussplatte (18', 18") als Halterung für die Gasentladungslampe und/oder für das zweite Ende (33', 33") der Schirmung (30', 30") und/oder für das Strömungsrohr (20) ausgebildet ist. Gasentladungslampen nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ende (33', 33") der Schirmung (30', 30") mit der Anschlussplatte (18', 18") dicht gegenüber dem Strömungsmedium verbunden oder verbindbar ist. Lampenfeld, welches zumindest zwei Gasentladungslampen umfasst, wobei die Gasentladungslampen in einer Ebene und parallel zueinander liegend mit einem lichten Abstand L angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasentladungslampen gemäß einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet sind und der Abstand L in der Größenordnung des mittleren Außendurchmessers der zylinderförmigen Entladungsgefäße (01) der Gasentladungslampen oder der nächst kleineren Größenordnung liegt. Verwendung einer Gasentladungslampe, welche nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist , zur Bestrahlung von Substraten mit einer während einer Behandlung angelegten Spannung, deren maximaler Wert im Bereich von einem bis hundert Kilovolt und/oder mit einer während einer Behandlung emittierten Lichtleistung von
1 kW /cm 2 bis 100kW/cm2 . Verwendung eines Lampenfeldes , welches zumindest zwei Gasentladungslampen umfasst und nach Anspruch 12 ausgebildet ist , zur Bestrahlung von Verbundbauteilen wobei das Verbundbauteil ein Photovoltaik-Modul , ein Display oder eine Komponente im Bereich des „Concentrated Solar Power" oder ein beschichtetes Architekturglas ist . Verwendung zumindest einer Gasentladungslampe nach einem der Ansprüche 13 oder 14 , wobei die zumindest eine Gasentladungslampe als Blitzlampe betrieben wird .
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